Зеркала лучше линз, так как они по своей природе не имеют хроматических аберраций и отражают в очень широких полосах спектра. По этим причинам они являются очень привлекательными инструментами дизайна. Недостатком является то, что изображение и объект находятся на одной стороне зеркала, что усложняет ситуацию. Кроме того, добавление большего количества зеркал для исправления геометрических аберраций мешает существующим зеркалам, поэтому телескопы всегда должны содержать мало элементов.
Существует множество конструкций телескопов. Самым простым является ньютоновский телескоп - первичное сферическое зеркало с плоским зеркалом в стволе, известное как складное зеркало. складное зеркало складывает изображение в место, где оно доступно наблюдателю с окуляром или датчиком камеры.
Телескоп Ньютона не исправлен для каких-либо аберраций, поэтому его следует использовать только на умеренных апертурах с чрезвычайно узкими полями зрения; f / 10 и возможное потолочное расстояние около 500 мм.
Делая первичное зеркало параболическим, мы создаем «современный ньютоновский», который полностью исправляется на сферическую аберрацию. Пока поле зрения мало, скорость может быть увеличена до f / 4 или даже f / 3 или f / 2 для очень узких полей обзора.
Такой дизайн все еще ограничен комой , астигматизмом и кривизной поля в поле зрения.
В классе с одним зеркалом также имеется телескоп Schmidt , который использует сферическое первичное зеркало и асферическое окно в центре кривизны зеркала. Помещая упор апертуры в центр кривизны, дизайн по своей сути корректируется с учетом комы и астигматизма, а асфера устраняет сферическую аберрацию. В результате получился телескоп, который имеет только кривизну поля и сферохроматизм, вариацию величины сферической аберрации с цветом из-за стекла, используемого для изготовления пластины корректора. Это можно уменьшить с помощью материала с низкой дисперсией, такого как флюорит кальция, но это обычно не требуется, если телескоп не очень быстрый (> f / 2).
К сожалению, поскольку центр кривизны зеркала в два раза больше его фокусного расстояния, эти телескопы очень длинные, несмотря на их чрезвычайно высокое качество изображения.
Перемещаясь к двум зеркалам, есть телескоп RC , который скорректирован как по сферической аберрации, так и по основной коме. Хаббл является наиболее ярким примером телескопа RC, хотя большинство современных научных телескопов - это конструкции RC.
Форма RC не исправлена для комы высшего порядка, которая становится значимой при больших апертурах (> f / 3 или около того), плохо исправлена для кривизны поля и страдает от крайнего астигматизма высокого порядка. В результате форма очень сильно ограничена в поле зрения. Тем не менее, в узких полях зрения качество изображения превосходно.
Последний шаг в телескопах - TMA s, или три зеркальных анастигмата. ТМА корректируются с учетом сферической аберрации, комы и астигматизма, оставляя только искривление поля; что считается фундаментальной проблемой конструкции объектива, так как это единственная аберрация без нулевого условия. Космический телескоп Джеймса Вебба - это TMA, и хороший пример того, как название утратило какой-то смысл. Основная камера JWST имеет 5-зеркальную конструкцию, и NIRCAM добавляет еще 9 (!) Зеркал, но мы по-прежнему считаем эту модель TMA.
TMA используются, когда требуются большие поля зрения. JWST является медленным и имеет узкое поле зрения, но из-за его фокусного расстояния около 150 км геометрические аберрации по своей природе намного больше, чем, например, Хаббл, так как они масштабируются с фокусным расстоянием.
Где все это находится с зеркальными линзами, которые вы можете купить для своей камеры? Все эти линзы - катадиоптрические телескопы с использованием как зеркал, так и линз. Эти системы сочетают в себе проблемы отражательной и преломляющей систем, затемнения и хроматической аберрации соответственно.
Большинство объективов зеркальных камер имеют максутов конструкций, в которых используются менисковые линзы и сферическое зеркало. Ни один из них не исправляет сферическую аберрацию, но они вносят это в противоположные признаки, если линза мениска отрицательна. Менисковые линзы также используются для коррекции искривления поля, а также вдали от апертуры (которая обычно является основным зеркалом в этих линзах), а также комы. Результатом является дизайн, который, по идее, должен обеспечивать хорошую производительность в условиях приличного поля зрения, если используется при малых значениях диафрагмы.
Так в чем же проблема? В начале этого ответа я упомянул проблему затемнения. Камера Максуцова все еще имеет вторичное зеркало для отражения изображения в корпусе камеры. Это производит омрачение. Затмения сильно влияют на низкие и средние пространственные частоты , что приводит к получению изображений с низкой контрастностью.
Кроме того, эти конструкции чувствительны к выравниванию по сравнению со стандартным объективом камеры. Почти все эти линзы продаются третьими лицами по более низкой цене; возможно, они почти все смещены настолько, что заметно влияют на изображения.
Менисковая линза также не очень хороша для рассеянного света при работе с объектами, находящимися далеко; это заставляет объекты ближе к камере появляться дальше, и они также будут формировать изображения на детекторе, хотя и не в фокусе. Результатом является дальнейшая потеря контраста из-за вуаль .